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Creazione di immagini multi-arch Windows Server

Standard

Questo tutorial mostra come gestire la complessità del controllo delle versioni per la creazione di immagini che hanno come target più versioni di Windows Server. I container di Windows Server hanno requisiti di compatibilità delle versioni che impediscono l'esecuzione dei container su più di una versione dell'host Windows Server. Tuttavia, Docker su Windows Server supporta immagini di container multi-arch (o multipiattaforma) che possono essere eseguite su più versioni di Windows Server.

Con le immagini multi-arch, puoi eseguire l'upgrade dei pool di nodi Windows Server di Google Kubernetes Engine (GKE) alla versione di Windows Server che preferisci senza ricostruire l'immagine e modificare le specifiche del pod. Ad esempio:

La versione 1.15 di GKE supporta Windows Server 1809
La versione 1.16 di GKE supporta Windows Server 1909

Per eseguire automaticamente l'upgrade da una versione di GKE a una successiva, devi creare immagini multi-architettura per i tuoi carichi di lavoro Windows. La creazione di un'immagine multi-arch prevede la creazione di un'immagine per ogni versione di Windows Server e poi di un manifest che fa riferimento a queste immagini per ogni versione di Windows Server. Puoi creare le immagini manualmente se vuoi avere il controllo completo sul processo di creazione e compilazione delle immagini. In alternativa, puoi utilizzare Cloud Build per costruire automaticamente le immagini multi-arch di Windows Server.

Obiettivi

In questo tutorial imparerai a creare immagini multi-arch Windows Server manualmente o utilizzando Cloud Build.

Crea le immagini manualmente:
- Crea due immagini Docker con versioni o tipi diversi di Windows Server, ad esempio Long-Term Servicing Channel (LTSC) e Semi-Annual Channel (SAC).
- Crea una VM Windows Server.
- Crea un manifest ed eseguine il push nel registry.
Crea le immagini utilizzando Cloud Build:
- Prepara l'ambiente creando un progetto, attivando le API e concedendo le autorizzazioni.
- Crea un'applicazione, Dockerfile e file di compilazione.
- Esegui un comando per creare l'immagine.

Costi

In questo documento utilizzi i seguenti componenti fatturabili di Google Cloud:

Per generare una stima dei costi in base all'utilizzo previsto, utilizza il Calcolatore prezzi. I nuovi utenti di Google Cloud potrebbero essere idonei per una prova gratuita.

Al termine delle attività descritte in questo documento, puoi evitare la fatturazione continua eliminando le risorse che hai creato. Per ulteriori informazioni, consulta la sezione Pulizia.

Prima di iniziare

Prima di iniziare, assicurati di aver eseguito le seguenti operazioni:

Installa Google Cloud CLI per eseguire i comandi gcloud.
Installa Docker per creare i container.
Installa Go per compilare i binari di Windows Server.
Questo tutorial utilizza Artifact Registry come repository. Assicurati di aver creato il tuo repository Docker.

Creazione manuale di immagini multi-arch

La creazione manuale di immagini multi-arch ti offre la flessibilità di creare un'immagine che includa tutte le versioni di Windows Server di cui hai bisogno. Per creare manualmente un'immagine multi-architettura:

Crea un'immagine Docker LTSC 2019 a architettura singola. Consulta i dettagli sulla creazione di immagini Docker in Eseguire il deployment di un'applicazione Windows Server. Ad esempio, us-docker.pkg.dev/my-project/docker-repo/foo:1.0-2019.
Crea un'immagine Docker LTSC 2022 a architettura singola. Ad esempio, us-docker.pkg.dev/my-project/docker-repo/foo:1.0-2022
Crea un'immagine Docker a architettura singola SAC 20H2. Ad esempio, us-docker.pkg.dev/my-project/docker-repo/foo:1.0-20h2.
Crea una VM Windows Server, ad esempio la versione 20H2. Consulta la guida rapida all'utilizzo di una VM Windows Server.
Utilizza RDP per connetterti alla VM.
Apri una finestra PowerShell per eseguire i comandi nei passaggi successivi.
Attiva la funzionalità sperimentale docker manifest. Un manifest Docker è un elenco di immagini da eseguire il push in un registry:
```
PS C:\> $env:DOCKER_CLI_EXPERIMENTAL = 'enabled'
```

Crea il file manifest multi-arch:

docker manifest create `
  REGISTRY_REGION-docker.pkg.dev/PROJECT_ID/REPOSITORY/foo:1.0 `
  REGISTRY_REGION-docker.pkg.dev/PROJECT_ID/REPOSITORY/foo:1.0-2019 `
  REGISTRY_REGION-docker.pkg.dev/PROJECT_ID/REPOSITORY/foo:1.0-2022 `
  REGISTRY_REGION-docker.pkg.dev/PROJECT_ID/REPOSITORY/foo:1.0-20h2

Esegui il push del manifest dell'immagine multi-arch appena creato nel repository Artifact Registry:
```
 docker manifest push `
   REGISTRY_REGION-docker.pkg.dev/PROJECT_ID/REPOSITORY/foo:1.0
```
Per assicurarti che l'immagine multi-architettura sia stata creata e trasferita correttamente, vai a REGISTRY_REGION-docker.pkg.dev/PROJECT_ID/REPOSITORY/foo e fai clic sull'immagine. Vedrai le tre immagini all'interno:
- foo:1.0-2019
- foo:1.0-2022
- foo:1.0-20h2
- foo:1.0

Ora puoi fare riferimento all'immagine multi-arch REGISTRY_REGION-docker.pkg.dev/PROJECT_ID/REPOSITORY/foo:1.0 nelle specifiche del pod. In questo modo potrai utilizzare in sicurezza l'upgrade automatico per i pool di nodi GKE Windows.

Creazione di immagini multi-arch utilizzando il compilatore gke-windows-builder di Cloud Build

Per semplificare i passaggi di compilazione manuale, puoi utilizzare gke-windows-builder basato su gke-windows-builder OSS. Puoi utilizzare gke-windows-builder con Cloud Build per creare automaticamente le immagini multi-arch di Windows Server. GKE aggiorna il builder in modo da includere le nuove versioni supportate di Windows SAC e LTSC al momento del rilascio. Un altro vantaggio dell'utilizzo del generatore è che non devi creare la tua VM Windows con PowerShell per creare le immagini. La VM Windows viene sostituita da un container Docker che esegue i comandi per tuo conto all'interno di Cloud Build.

Per aiutarti a capire come funziona il builder, segui questo esempio per creare un'immagine "hello world" multi-arch. Questi passaggi possono essere eseguiti su server Linux o Windows.

Preparazione dell'ambiente

Per preparare l'ambiente, svolgi i seguenti passaggi:

Crea una directory di lavoro sulla tua macchina di lavoro, ad esempio: ~/gke-windows-builder/hello-world.
Crea o seleziona un progetto per questo tutorial.
Assicurati che la fatturazione sia abilitata per il progetto.
Abilita le API Compute Engine, Cloud Build e Artifact Registry per il tuo progetto. gke-windows-builder viene richiamato utilizzando Cloud Build e le immagini contenitore multi-architettura risultanti vengono sottoposte a push in Artifact Registry. Compute Engine è necessario per consentire al builder di creare e gestire le VM Windows Server.
```
gcloud services enable compute.googleapis.com cloudbuild.googleapis.com \
  artifactregistry.googleapis.com cloudbuild.googleapis.com
```

Concedi i seguenti ruoli di Identity and Access Management (IAM) all'account di servizio Cloud Build utilizzando Google Cloud CLI:

Imposta le variabili:

export PROJECT=$(gcloud info --format='value(config.project)')
export MEMBER=$(gcloud projects describe $PROJECT --format 'value(projectNumber)')@cloudbuild.gserviceaccount.com

Assegna i ruoli. Questi ruoli sono necessari per consentire al builder di creare le VM Windows Server, copiare lo spazio di lavoro in un bucket Cloud Storage, configurare le reti per creare l'immagine Docker ed eseguire il push dell'immagine risultante in Artifact Registry:

gcloud projects add-iam-policy-binding $PROJECT --member=serviceAccount:$MEMBER --role='roles/compute.instanceAdmin'
gcloud projects add-iam-policy-binding $PROJECT --member=serviceAccount:$MEMBER --role='roles/iam.serviceAccountUser'
gcloud projects add-iam-policy-binding $PROJECT --member=serviceAccount:$MEMBER --role='roles/compute.networkViewer'
gcloud projects add-iam-policy-binding $PROJECT --member=serviceAccount:$MEMBER --role='roles/storage.admin'
gcloud projects add-iam-policy-binding $PROJECT --member=serviceAccount:$MEMBER --role='roles/artifactregistry.writer'

Aggiungi una regola firewall denominata allow-winrm-ingress per consentire a WinRM di connettersi alle VM Windows Server per eseguire una compilazione Docker:

Nota: il nome della regola firewall deve essere allow-winrm-ingress, poiché gke-windows-builder utilizza questo nome specifico per verificare se la regola firewall esiste.
```
gcloud compute firewall-rules create allow-winrm-ingress --allow=tcp:5986 --direction=INGRESS
```
Crea un repository Docker in Artifact Registry per il tuo progetto. Se non hai mai utilizzato i repository Docker in Artifact Registry, completa prima la guida rapida per Docker. Esegui questo comando per creare il tuo repository:
```
gcloud artifacts repositories create REPOSITORY \
  --repository-format=docker --location=REGISTRY_REGION \
  --description="Docker repository"
```
Sostituisci quanto segue:
- REPOSITORY: un nome come windows-multi-arch-images.
- REGISTRY_REGION: una posizione di Artifact Registry valida.

Creazione del file binario hello.exe nello spazio di lavoro

Per questo tutorial, crea una semplice applicazione "Hello World" scritta in Go. Il codice dell'app di esempio è disponibile su GitHub.

Clona il repository contenente il codice campione per questo tutorial sulla tua macchina locale utilizzando i seguenti comandi:

 git clone https://github.com/GoogleCloudPlatform/kubernetes-engine-samples
 cd kubernetes-engine-samples/windows/windows-multi-arch

Il file hello.go stampa le parole "Hello World":

package main

import "fmt"

func main() {
	fmt.Println("Hello World!")
}

Genera il file hello.exe binario:
```
GOOS=windows go build hello.go
```

Vedrai il file binario hello.exe nel tuo spazio di lavoro.

Creazione di un Dockerfile e dei file di compilazione nello spazio di lavoro

In questa sezione utilizzi un Dockerfile per compilare ogni immagine Windows Server a architettura singola e poi un file di build per attivare Cloud Build. La compilazione combina le immagini con un arco singolo in un'immagine con più archi.

Dockerfile è un documento di testo che contiene le istruzioni per la compilazione di un'immagine da parte di Docker. gke-windows-builder sostituisce WINDOWS_VERSION con una versione specifica di Windows Server per la quale creare l'immagine. Ad esempio, il generatore eseguirà docker build -t multi-arch-helloworld:latest_20h2 --build-arg WINDOWS_VERSION=20H2 . su Windows Server 20H2.
```
ARG WINDOWS_VERSION=
FROM mcr.microsoft.com/windows/servercore:${WINDOWS_VERSION}
COPY hello.exe /hello.exe
USER ContainerUser
ENTRYPOINT ["hello.exe"]
```

Nella stessa directory contenente Dockerfile, il file cloudbuild.yaml è il file di configurazione della build. Sostituisci <REPOSITORY> e <REGISTRY_REGION> con il nome e la regione del repository Artifact Registry che hai creato nel passaggio precedente. Al momento della compilazione, Cloud Build sostituisce automaticamente $PROJECT_ID con l'ID del progetto.

timeout: 3600s
steps:
- name: 'us-docker.pkg.dev/gke-windows-tools/docker-repo/gke-windows-builder:latest'
  args:
  - --container-image-name
  # Replace <REGISTRY_REGION> and <REPOSITORY>.
  - '<REGISTRY_REGION>-docker.pkg.dev/$PROJECT_ID/<REPOSITORY>/multiarch-helloworld:latest'
  # Specify specific variants of images to be built. Or, remove the following 2 lines to default to all available variants.
  - --versions
  - '20H2,ltsc2019'

Creazione dell'immagine

Ora puoi creare l'immagine e visualizzare i log per verificare che la compilazione sia andata a buon fine.

Per creare l'immagine, esegui il seguente comando:
```
gcloud builds submit --config=cloudbuild.yaml .
```
Nota: il completamento di questo comando richiede diversi minuti.

Vedrai log come nell'esempio seguente. L'ultima riga del log indica che la compilazione è riuscita:

Creating temporary tarball archive of 2 file(s) totalling 492 bytes before compression.
Uploading tarball of [.] to [gs://PROJECT_ID_cloudbuild/source/1600082502.509759-b949721a922d462c94a75da9be9f1181.tgz]
Created [https://cloudbuild.googleapis.com/v1/projects/PROJECT_ID/builds/ec333452-1301-47e8-90e2-716aeb2f5650].
Logs are available at [https://console.cloud.google.com/cloud-build/builds/ec333452-1301-47e8-90e2-716aeb2f5650?project=840737568665].
------------------------ REMOTE BUILD OUTPUT---------------------------------------
...
...

Created manifest list REGISTRY_REGION-docker.pkg.dev/PROJECT_ID/REPOSITORY/multiarch-helloworld:latest
sha256:3ecbbc9f5144f358f81f7c7f1a7e28f069c98423d59c40eaff72bf184af0be02
2020/09/14 11:34:25 Instance: 35.184.178.49 shut down successfully
PUSH
DONE
-----------------------------------------------------------------------------------

ID                                    CREATE_TIME                DURATION  SOURCE                                                                                      IMAGES  STATUS
ec333452-1301-47e8-90e2-716aeb2f5650  2020-09-14T11:21:43+00:00  12M43S    gs://PROJECT_ID_cloudbuild/source/1600082502.509759-b949721a922d462c94a75da9be9f1181.tgz  -                 SUCCESS

Hai appena creato l'immagine utilizzando il file di configurazione della build e ne hai eseguito il push ad Artifact Registry all'indirizzo REGISTRY_REGION-docker.pkg.dev/PROJECT_ID/REPOSITORY/multiarch-helloworld:latest.

Eseguire il deployment dell'immagine

Per eseguire il deployment dell'immagine Windows multi-arch su un cluster, consulta Eseguire il deployment di un'applicazione Windows Server per scoprire come eseguire il deployment dell'immagine.

Utilizzo avanzato di gke-windows-builder

Puoi personalizzare il comportamento di gke-windows-builder aggiungendo flag alla sezione args del file di configurazione della build cloudbuild.yaml. Alcuni flag per comportamenti comuni sono descritti in questa sezione, ma non si tratta di un elenco esaustivo. Per visualizzare l'elenco completo dei flag supportati da gke-windows-builder, esegui il seguente comando su un server Linux o in Cloud Shell:

docker run -it us-docker.pkg.dev/gke-windows-tools/docker-repo/gke-windows-builder:latest --help

Per velocizzare le build, puoi utilizzare un tipo di macchina più grande per le istanze Windows:

  - --machineType
  - 'n1-standard-8'

Anziché creare l'immagine per tutte le versioni di Windows supportate da GKE, puoi scegliere versioni specifiche di Windows Server per cui eseguire la compilazione utilizzando il flag --versions:

  - --versions
  - '20H2,ltsc2019'

Se la tua area di lavoro contiene molti file, la compilazione dell'immagine sarà più affidabile se configurerai il generatore in modo che copi l'area di lavoro tramite Cloud Storage anziché WinRM. Crea un bucket nel progetto, ad esempio gs://{your project}_builder, quindi imposta il flag --workspace-bucket:

  - --workspace-bucket
  - '{your project}_builder'

Per eseguire le istanze di builder Windows in un progetto di servizio VPC condiviso, utilizza questi flag che controllano la configurazione di rete dell'istanza:

  - --subnetwork-project
  - 'shared-vpc-host-project'
  - --subnetwork
  - 'host-project-subnet-shared-with-service-project'

Esegui la pulizia

Al termine del tutorial, puoi eliminare le risorse che hai creato in modo che smettano di utilizzare la quota e di generare addebiti. Le sezioni seguenti descrivono come eliminare o disattivare queste risorse.

Eliminazione dell'immagine

Per eliminare le immagini multiarch-helloworld su Artifact Registry, consulta la sezione Eliminare le immagini.

Elimina il progetto

Il modo più semplice per eliminare la fatturazione è eliminare il progetto che hai creato per il tutorial.

Per eliminare il progetto:

Attenzione: l'eliminazione di un progetto ha i seguenti effetti:

L'intero contenuto del progetto viene eliminato. Se hai utilizzato un progetto esistente per le attività descritte in questo documento, quando lo elimini elimini anche tutto il lavoro svolto nel progetto.
Gli ID progetto personalizzati non sono più disponibili. Quando hai creato questo progetto, potresti aver creato un ID progetto personalizzato che vuoi utilizzare in futuro. Per conservare gli URL che utilizzano l'ID progetto, ad esempio un URL appspot.com, elimina le risorse selezionate all'interno del progetto anziché eliminare l'intero progetto.

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